DE645503C - Compound winding for starter engines - Google Patents
Compound winding for starter enginesInfo
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
- H02K23/02—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting
- H02K23/10—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors characterised by arrangement for exciting having compound connection of excitation windings
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Description
Verbundwicklungen von Dynamomaschinen werden im allgemeinen unmittelbar über oder unter den Nebenschlußerregerspulen angeordnet, weil dort die beste Befestigungsmöglichkeit vorhanden ist. Bei Anlaßmotoren von Brennkraftmaschinen ist man bestrebt, die mittlere Windungslänge derVerbundwicklung möglichst klein zu halten, damit ein geringer Widerstand des Anlaßsrnomkreises entsteht und zur Hervorrufung des notwendigen Anlaufstromes keine hohe äußere Spannung notwendig ist. Deshalb wird bei Anlaßmotoren die Verbundwicklung gewöhnlich unmittelbar auf den Polkernen angebracht, wie in Abb. 1 dargestellt. In ihr bedeuten A den Anker des Anlaßmotors, B die Pole und C das Gehäuse. Die mit D bezeichnete Verbundwicklung ist, wie bereits erwähnt, unmittelbar auf die Polkerne B aufgewickelt. Darüber ist die Nebenschlußerregerwicklung E angeordnet.Compound windings of dynamo machines are generally arranged directly above or below the shunt excitation coils, because this is where the best possible fastening option is available. In starter motors of internal combustion engines, efforts are made to keep the mean turn length of the composite winding as small as possible so that the starting circuit has a low resistance and no high external voltage is required to produce the necessary starting current. Therefore, in starter motors, the composite winding is usually attached directly to the pole cores, as shown in Fig. 1. In it, A denotes the armature of the starter motor, B the poles and C the housing. The composite winding labeled D is, as already mentioned, wound directly onto the pole cores B. The shunt exciter winding E is arranged above it.
Die Verbundwicklung muß eine gewisse Mindestwindungszahl aufweisen. Da der Anfangswert des Anlaßstromes im allgemeinen sehr groß ist, so tritt im ersten Augenblick an den Polkernen eine außerordentlich große Amperewindungszahl in Wirkung, die die Ankerzähne vollständig sättigt. Infolge der dadurch entstehendenVergrößerung des magnetischen Anker wider Standes wird der Widerstand des Polstreuflusses mit dem Ankerwiderstand vergleichbar, und die Folge davon ist, daß zwischen den Polen unter sich und zwischen den Pol Seiten und dem Gehäuse ein ziemlich starkes magnetisches Streufeld zustande kommt, das in Abb. 1 durch gestrichelte Linien angedeutet ist.The composite winding must have a certain minimum number of turns. Because the initial value the starting current is generally very large, at the first moment an extraordinarily large one occurs at the pole cores Ampere-turns in effect that completely saturates the armature teeth. As a result of the resulting enlargement of the magnetic armature resistance becomes the resistance of the pole leakage flux is comparable to the armature resistance, and the consequence of this is that between the poles under and a rather strong magnetic stray field is created between the pole sides and the housing comes, which is indicated in Fig. 1 by dashed lines.
An sich ist es bereits bekannt, bei Querfeldmaschinen eine Hauptschlußwicklung auf den Polschuhen anzuordnen. Hierbei handelt es sich jedoch um eine andere Aufgabe und eine andere Wirkung. Bei der bekannten Anordnung wird mit gesättigten Polschuhen gearbeitet, während beim Erfindungsgegenstand der Zweck der neuen Anordnung gerade darin besteht, eine Sättigung (Verstopfung) des magnetischen Pfades im Gehäuse und in den Polen zu vermeiden.It is already known per se for cross-country machines to arrange a main circuit winding on the pole pieces. However, this is a different task and a different one different effect. In the known arrangement, saturated pole pieces are used, while with the subject matter of the invention the purpose of the new arrangement is precisely to achieve saturation (clogging) of the magnetic path in the housing and in the poles.
Nun übt dieses Streufeld die sehr unerwünschte Wirkung aus, daß es einen Teil der magnetischen Leitfähigkeit der Polkerne und des Gehäuses für sich in Beschlag nimmt, den Durchlaß für die in den Anker eintretenden nutzbaren Kraftlinien also zum Teil verstopft. Dann kann das ganz erhebliche magnetische Feld, das die außerordentlich große Amperewindungszahl der Verbundwicklung in der Zone der Ankernuten und der gesättigten Zähne — dem in den Zähnen induzierten Feld übergelagert — erzeugen könnte, nur zu einem Bruchteil zustande kommen, weil dieNow this stray field has the very undesirable effect that it is part of the magnetic conductivity of the pole cores and the housing for itself takes the Passage for the usable lines of force entering the armature is partially blocked. Then the very considerable magnetic field that causes the extraordinarily large number of ampere-turns the composite winding in the zone of the anchor grooves and the saturated teeth - the field induced in the teeth superimposed - could only come about in a fraction because the
*) Von dem Patentsweher ist*) From the patent payer
der Erfinder angegeben worden: Dipl.-Ing. Hugo Grob in Berlin.the inventor has been specified: Dipl.-Ing. Hugo Grob in Berlin.
Schließung dieses Feldes durch die stark gesättigten Polkerne und Gehäusequerschnitte einen großen Teil der verfügbaren magnetomotorischen Kraft für sich beansprucht. Um dieses zusätzliche, wertvolle Feld, dessen Größe von der Größe der Zahnquerschnitte ganz unabhängig ist, zustande kommen zu lassen, müßten bei der bisherigen Anordnung der Verbundwicklung die Querschnitte der to Pole und des Gehäuses besonders groß gemacht werden. Dies würde aber den Wicklungsraum der Erregerspulen stark beschränken und gleichzeitig das Maschinengewicht in unerwünschter Weise erhöhen, könnte also nur teilweise zum Ziel führen.Closure of this field by the highly saturated pole cores and housing cross-sections claimed a large part of the available magnetomotive force. Around this additional, valuable field, the size of which depends on the size of the tooth cross-sections is completely independent to let come about, would have to be with the previous arrangement the composite winding made the cross-sections of the to pole and the housing particularly large will. However, this would severely limit the winding space of the excitation coils and at the same time reduce the weight of the machine increase undesirably, so it could only partially achieve the goal.
Die vorliegende Erfindung hat eine Anordnung für die Verbundwicklung von Anlaßmotoren zum Gegenstand, bei der das bei ihrer Wirksamkeit entstehende Polstreufeld sehr viel kleiner ist als bei der bisher gebräuchlich gewesenen, in Abb. 1 dargestellten Anordnung. Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. F stellt den Anker des Anlaßmotors dar, G die Maschinenpole und / das Gehäuse. Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, die Verbundwicklung K, entgegen dem vorhandenen Bestreben, deren mittlere Windungslänge möglichst klein zu halten, statt um den Polkern um die Polschuhe L herumzulegen. Das schädliche Streufeld kann nur an den Teilen der seitlichen Polschuhoberflächen austreten, die zwischen den Drähten der Verbundwicklung und dem Anker gelegen sind. Ein Blick auf Abb. 2 zeigt, daß bei der erfindungsgemäßen Anordnung diese schädlichen Oberflächenteile außerordentlich viel kleiner sind als bei der bisher gebräuchlich gewesenen Anordnung nach Abb. 1.The subject of the present invention is an arrangement for the composite winding of starter motors, in which the pole stray field which arises during its effectiveness is very much smaller than in the arrangement shown in FIG. 1, which has been in use up to now. Fig. 2 shows an embodiment of the invention. F represents the armature of the starter motor, G the machine poles and / the housing. The invention is based on the basic idea, the composite winding K, contrary to the existing endeavor to keep its mean winding length as small as possible, instead of wrapping around the pole core around the pole shoes L. The harmful stray field can only escape at the parts of the lateral pole shoe surfaces that are located between the wires of the composite winding and the armature. A look at Fig. 2 shows that in the arrangement according to the invention these harmful surface parts are extremely much smaller than in the arrangement according to Fig. 1, which has been in use up to now.
Dank dieser Anordnung wird sozusagen der ganze durch die Polkerne und den Gehäusering fließende magnetische Kraftfluß für die Drehmomenterzeugung nutzbar, und vor allem wird das Entstehen eines starken Nutzfeldes nicht mehr durch eine verstopfende Wirkung eines Streufeldes gehemmt.Thanks to this arrangement, the whole is, so to speak, through the pole cores and the housing ring flowing magnetic flux of force can be used for torque generation, and above all the creation of a strong useful field no longer inhibited by a clogging effect of a stray field.
Die beschriebene Anordnung bringt noch den weiteren Vorteil, daß infolge der räumlichen Ausdehnung der Verbundwicklung K längs der Ankeroberfläche auch noch zwischen den Polen ein durch die Verbundwicklung erzeugtes Feld in den Anker eintritt, als Folge der wirksamen, außerordentlich hohen Amperewindungszahl der Verbundwicklung. Demzufolge nehmen noch mehr Ankerzähne an der Drehmomenterzeugung teil, als unmittelbar unter den Pol schuhflächen vorhanden sind.The arrangement described has the further advantage that due to the spatial expansion of the composite winding K along the armature surface, a field generated by the composite winding also enters the armature between the poles, as a result of the effective, extremely high number of ampere turns of the composite winding. As a result, even more anchor teeth take part in the generation of torque than are present directly under the pole shoe surfaces.
An der Verbundwicklung greifen sehrThe composite winding is very effective
starke elektromagnetische Kräfte an, die eine besonders gute mechanische \rersteifung der Spulen in allen Richtungen notwendig machen.strong electromagnetic forces, which have a particularly good mechanical \ r ersteifung of the coils necessary in all directions.
Besonders schwierig ist die räumliche Fixierung der in nur geringem Abstand dem Anker axial parallel laufenden Spulenseiten. Gemäß der Erfindung1 geschieht die Stützung dadurch, daß die Spulenseiten K an einigen Stellen 6$ durch ein Metallband M umfaßt werden, das seinerseits an einem Stützkörper N befestigt ist, der durch Stützbolzen 0 in einem einstellbaren Abstand vom Maschinengehäuse / gehalten wird. Da der dem Anker F zugekehrte Teil P des Metallbandes dem wechselnden ■ magnetischen Kraftfluß ausgesetzt ist, der zur Ankeroberfläche bei den Zähnen und bei den Nutenöffnungen austritt, so wird das Band gemäß der Erfindung zweckmäßigerweise aus einer Legierung mit hohem spez. Widerstand ausgeführt. Dadurch werden die in dem Band entstehenden Wirbelströme auf ein unschädliches Maß heruntergedrückt. ,Die Legierung darf nicht magnetisierbar sein. Ferner wird zwischen dem dem Anker zugekehrten Bandstück P und dem Spulenkupfer K ein kreissegmentförmiges Isolationsstück Q eingesetzt, um ohne zu große Bandbeanspruchung auch die in der Mitte der Spulenseiten gelegenen S5 Leiter in der Richtung nach dem Anker abzustützen. The spatial fixation of the coil sides running axially parallel to the armature at only a small distance is particularly difficult. According to the invention 1 , the support takes place in that the coil sides K are encompassed at some points by a metal band M , which in turn is fastened to a support body N which is held by support bolts 0 at an adjustable distance from the machine housing /. Since the part P of the metal band facing the armature F is exposed to the alternating ■ magnetic flux of force which exits to the armature surface at the teeth and at the groove openings, the band according to the invention is expediently made of an alloy with a high spec. Resistance executed. As a result, the eddy currents that arise in the strip are suppressed to a harmless level. , The alloy must not be magnetizable. Furthermore, a segment-shaped insulation piece Q is inserted between the piece of tape P facing the armature and the coil copper K in order to also support the S5 conductors in the middle of the coil sides in the direction towards the armature without stressing the tape too much.
Um den an den bogenförmigen Spulenseiten angreifenden elektromagnetischen Kräften zu begegnen, werden zwischen je zwei benachbarte Spulen keilförmige Stücke R eingeschoben, die durch Schraubenbolzen 5 nach dem Gehäuse hin abgestützt sind. Infolge dieser Maßnahme bilden die um den Anker herum angeordneten gebogenen Spulenseiten ein zusammenhängendes Gewölbe, das auch großen, radial nach innen gerichteten Kraftwirkungen gewachsen ist. In order to counteract the electromagnetic forces acting on the arcuate coil sides, wedge-shaped pieces R are inserted between each two adjacent coils, which are supported by screw bolts 5 towards the housing. As a result of this measure, the curved coil sides arranged around the armature form a coherent arch which can also cope with large, radially inwardly directed force effects.
Gegenüber von den keilförmigen Stücken R liegen die Spulenseiten mit ihrer Innenfläche an den Polen G an, wobei deren Begrenzungsfläche parallel zu den Flächen der Keilstücke R liegt. Hierbei kann diese Begrenzungsfläche unmittelbar durch den eisernen Polkörper selbst gebildet werden, wie in Abb. 2 an dem »05 rechten der beiden Pole angedeutet, sofern die Verringerung des magnetischen Widerstandes für das Ankerreaktionsfeld, die mit dieser Polform verbunden ist, die Stromwendung noch nicht zu sehr stört. Wenn dies der Fall »to ist, kann man das Poleisen in üblicher Weise von den Polspitzen an zurückspringen lassen und zur Wiederherstellung einer zu den Keilstücken R parallelen Begrenzungsfläche ein Füllstück T aus nicht magnetischem Material ansetzen, wie beim linken Pol von Abb. 2 angedeutet. Wesentlich ist indessen hierbei, daß der eiserne Pol an keiner Stelle, insbesondere nicht an der unteren Auflageecke der Nebenschlußspule, einen verhältnismäßig kleineren lao Querschnitt besitzt als die übrigen Stellen des magnetischen Pfades. Infolge der axialenVer-Opposite the wedge-shaped pieces R are the coil sides with their inner surface to the poles of G, wherein the boundary surface is parallel to the faces of the wedge pieces R. This boundary surface can be formed directly by the iron pole body itself, as indicated in Fig. 2 on the »05 right of the two poles, provided that the reduction in the magnetic resistance for the armature reaction field, which is associated with this pole shape, does not yet lead to the reversal of the current very annoying. If this is the case, the pole iron can be made to jump back from the pole tips in the usual way and a filler piece T made of non-magnetic material can be attached to restore a boundary surface parallel to the wedge pieces R , as indicated for the left pole in Fig. 2. It is essential, however, that the iron pole at no point, in particular not at the lower contact corner of the shunt coil, has a relatively smaller cross-section than the other points of the magnetic path. As a result of the axial
kürzung der Nebenschluß spule U, die durch den Platzbedarf der gebogenen Seite V der Verbundwicklungsspule entsteht, wird diese Bedingung erfüllt.Shortening the shunt coil U, which is created by the space required by the curved side V of the composite winding coil, this condition is met.
Die erfindungsgemäße Anordnung der Verbundwicklung gestattet die Anwendung einer höheren Verbundwindungszahl als bei den bisherigen Ausführungsarten gemäß Abb. τ. Je größer indessen die Windungszahl der Verbundwicklung ist, um so weniger hoch hinauf vermag sich die Drehzahl der als Motor wirkenden Maschine nach dem erfolgten Anlauf zu erheben. Eine gewisse Mindestdrehzahl ist indessen zur Herbeiführung eines sicheren Anspringens der Brennkraftmaschine notwendig. Um trotz der hohen Verbundwindungszahl eine genügend große Drehzahlsteigerung herbeiführen zu können, sieht die Erfindung einen Schalter vor, mit dessen Hilfe parallel zur Verbundwicklung ein Nebenschlußstromkreis geschaltet werden kann, wenn die Drehzahlsteigerung nicht ausreicht. Dieser Nebenschlußstromkreis vermindert die durch die Verbundwicklung hervorgerufene Maschinenerregung und steigert somit die Motordrehzahl. Nach erfolgtem Anspringen wird der Nebenschlußstromkreis wieder unterbrochen. Der erwähnte Schalter kann als Handschalter oder als elektromagnetischer Schalter ausgebildet werden, letzterer auch mit Druckknopfsteuerung oder mit selbsttätiger Ein- und Ausschaltung.The arrangement of the composite winding according to the invention allows the use of a higher number of composite turns than in the previous embodiments according to Fig. Τ. However, the greater the number of turns of the composite winding, the less the speed of the machine acting as a motor can rise after it has started up. However, a certain minimum speed is necessary to bring about a reliable start-up of the internal combustion engine. In order to be able to bring about a sufficiently large increase in speed despite the high number of composite windings, the invention provides a switch with the aid of which a shunt circuit can be switched in parallel to the composite winding if the increase in speed is not sufficient. This shunt circuit reduces the machine excitation caused by the compound winding and thus increases the engine speed. After it has started, the shunt circuit is interrupted again. The mentioned switch can be designed as a manual switch or as an electromagnetic switch, the latter also with push-button control or with automatic switching on and off.
In manchen Fällen haben die Anlaßmotoren nach erfolgtem Anspringen- der Brennkraftmaschine weiter als Generator zu arbeiten, z. B. in Dieseltriebwagen zur Lieferung des Lichtstromes. Wie ersichtlich, ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung der Einbau von Wendepolen nicht möglich. Da andererseits die Betriebsdrehzahl dieser Generatoren ziemlich hoch gewählt werden muß (um durch Anwendung einer möglichst großen Geschwindigkeitsübersetzung mit einem möglichst geringen Anlaßdrehmoment am Anlaßmotor auszukommen), so werden an die kommutierenden Eigenschaften des Generatorankers hohe Anforderungen gestellt.In some cases the starter motors have the internal combustion engine after the engine has started continue to work as a generator, e.g. B. in diesel railcars to deliver the luminous flux. As can be seen, is in the invention It is not possible to arrange the installation of reversing poles. On the other hand, the operating speed of these generators is pretty must be chosen high (in order to achieve by using the largest possible speed ratio get by with the lowest possible starting torque on the starter motor), the commutating Properties of the generator armature made high demands.
Bekanntlich wird die Stromwendung einer Gleichstrommaschine durch die Feldfluktuationennachteiligbeeinflußt, die durch den Vorbeigang der teilweise offenen Nuten an den Polspitzen verursacht werden. Diese Fluktuationen können erfahrungsgemäß dadurch vermindert werden, daß um die MaschinenpoleIt is known that the reversal of current in a DC machine is adversely affected by field fluctuations, caused by the passage of the partially open grooves on the pole tips. These fluctuations can be reduced by experience that around the machine poles
55" herum dämpfende kurzgeschlossene Windungen gelegt werden.55 "around damping short-circuited turns.
Ein Teil der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Verbundwicklung, die nur für den Anlaßvorgang benötigt wird, beim nachherigen Betrieb als Generator selbsttätig kurzgeschlossen zu halten. Die jeweilige Kurz schließung nach erfolgtem Anspringen kann zweckmäßigerweise durch denselben Schalter erfolgen, mit dem-zur Einleitung des Anlaßvorganges die Verbundwicklung an die Starterbatterie angeschlossen wird. Dieser Schalter hat dann in seiner Ruhestellung die Verbundwicklung statt mit der Starterbatterie mit dem Punkt zu verbinden, an dem die Verbundwicklung von der Generatorleitung abzweigt. Part of the present invention is to provide the composite winding which is only used for the starting process is required to keep automatically short-circuited during subsequent operation as a generator. The respective short Closing after starting can expediently by the same switch take place, with the compound winding to the starter battery to initiate the starting process is connected. This switch then has the composite winding in its rest position instead of connecting to the starter battery with the point where the composite winding branches off from the generator line.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEN36416D DE645503C (en) | 1934-03-04 | 1934-03-04 | Compound winding for starter engines |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEN36416D DE645503C (en) | 1934-03-04 | 1934-03-04 | Compound winding for starter engines |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE645503C true DE645503C (en) | 1937-06-01 |
Family
ID=7347250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEN36416D Expired DE645503C (en) | 1934-03-04 | 1934-03-04 | Compound winding for starter engines |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE645503C (en) |
-
1934
- 1934-03-04 DE DEN36416D patent/DE645503C/en not_active Expired
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